数字媒体技术与应用 课件 ch08数字视频处理技术

第八章数字视频处理技术高等学校动画与数字媒体专业“全媒体”创意创新系列教材数字媒体技术与应用01数字视频的基础知识PARTONE1.数字视频的基本概念即把模拟波形变换成数字信号

使模拟信号变换为一系列由0.1组成的二进制数，每一由一系列的二进制数代表，而一段视频由一系列包含一定数据量的顿表示，从而数字视频变成一串二进制数据流，可以被计算机识别、处理。在多媒体技术中，视频信息的获取及处理无疑占有举足轻重的地位。其中，数字视频占据看绝对的优势地位。如今，数字视频的应用已经非常广泛，并带来一个全新的应用局面首先，包括直接广播卫星(DBS)、有线电视、数字电视在内的各种通信应用均需要采用数字规频，其次，在一些消费产品中，如VCD、DVD和数字式便摄像机，都是以MPEG视频压缩为基础的。数字视频(DigitalVideo)

是将模拟视频信号进行数字化处理后得到的视频信号。在数字视频中，不采用电流变化或波形变化的模拟量记录视频，而是把模拟视频数字化。2.数字视频的来源1通过视频采集卡对以前的模拟视频进行数字化获取

例如，从模拟电视信号、模拟摄像机中获得。早期存在的视频设备记录的都是模拟视频信号，进行数字化后即可得到数字视频。这种方式需要计算机具有视频信息的处理功能还需要有相应的硬件和软件。第一，视频捕获卡是必不可少的，它将模拟视频信号转换成数字化视频信号；第二，需要相应的软件进行视频捕获、压缩、播放和基本视频编辑等功能。2.数字视频的来源2通过数学化设备直接获取

现在随着数字摄录设备的发展，我们可以直接采集、记录数子化的视频信号。例如，现在使用的数字摄录机、数字相机、提像头以及智能手机等可直接获取数字视频。这些数字设备都是通过光学镜头和CCD或CMOS采集动态图像转换成数字信号并保存在设备所带的存储卡上的。这样，从信号源开始就是无损失的数字化视频，在输入计算机时也无须考虑视频信号的衰减问题。2.数字视频的来源3由计算机软件生成的数字化视频

例如，用三维动画软件生成的计算机动画。不过，严格地讲，计算机生成的动画不是视频，因为这里讲的视频是对自然界的直观反映，而不是人为创造的。相对于模拟视频数字视频以离散的数字信号形式记录视频信息，用逐行扫描方式在输出设备上还原图像，用数字化设备编辑处理，通过数字化宽带网络传播，存储在数字存储媒体上。3.数字视频的特点模拟视频不适合网络传输在传输效率方面先天不足，以及图像随时间和频道的衰减较大并且不便于分类、检索和编辑。数字视频具有如下特点。①数字视频是由一系列二进制数组成的编码信号，它比模拟信号精确、易于处理、信号质量好、图像清晰度高、音响效果好、传输稳定、抗干扰能力强。②数字视频可以不失真地进行无限次复制，而模拟信号由于是连续变化的，不管复制时精确度多高，失真也不可避免，经多次复制后，误差就会积累变大，产生信号失真。③可以对数字视频进行创造性的编辑、加工等，如字幕、特技效果等。对数字视频的处理方式可以多种多样，可以制作许多特技效果。数字视频容易与其他媒体(声音、文字等)组合使用。3.数字视频的特点⑤可以直接进行随机存储，使电视图像的检索变得很方便。⑦频道利用率高。数字视频可以大大降低视频的传输和存储费用(数字视频可通过光纤等介质高速随机读取)，带来精确再现真实情景的稳定图像。⑧适用于网络应用，便于信息传递和共享。在网络环境中，视频信息可以很方便地实现资源的共享，通过网线、光纤，数字信号可以很方便地从资源中心传到办公室或家中。⑥便于实施加密/解密和加扰/解扰技术，为部队或其他专业部门服务。④可充分使用压缩编码技术减少数据量，形成不同格式和质量的数字视频，可适应不同的处理和应用要求，例如，根据需要和传输能力改变图像质量与传输速率。3.数字视频的特点⑩保存时间长，无信号衰减问题，而模拟视频长时间存放后视频质量会降低。⑫存储成本低，并且各种存储设备所占用的物理空间小。可以采用成本低、容量大的光盘存储介质，而模拟信号记录在录像带上，存储效率低，录像带也占据大量的物理空间。⑬交瓦能力强。在计算机中集成各种类型和格式的视频应用系统，还可以将计算机组网进行节目的联网调用及制作、播放等。⑪可开展基于TV的交互式数据业务，包括电视购物、电视银行、电视商务、电视游戏点播电视等业务。⑨数字视频信号可以长距离传输，不会因存储、传输而产生图像质量的退化，而模拟信号在传输过程中容易产生信号损耗和失真。4.数字视频的发展史数字视频的发展史是与计算机所能处理的信息类型密切相关的

自20纪4年代计算机诞生以来，从计算机所能处理的信息类型这个角度来看，计算机大约经历了以下三个发展阶段。1数值计算阶段这是计算机问世后的幼年时期

在这个时期，计算机只能处理数值数据主要用于解决科学与工程技术中的数学问题。实际上，ENIAC就是为美国国防部解决弹道计算问题和编制射击表而研制生产的。4.数字视频的发展史2数据处理阶段20世纪0年代字符发生器的出现

使计算机不但能处理数值，也能表示和处理字母及其他各种符号，从而使计算机的应用从单纯的数值计算进入更加广泛的数据处理领域。4.数字视频的发展史3多媒体阶段随着电子器件的发展，尤其是各种图形、图像设备和语音设备的问世

计算机逐渐进入多媒体时代，信息载体扩展到文、图、声等多种类型中，使计算机的应用领域进一步扩大。在多媒体阶段，计算机与视频就产生了“联姻”。数字视频的发展主要是指在个人计算机上的发展，可以大致分为初级、主流和高级几个历史阶段。①初级阶段其主要特点就是在计算机上增加了简单的视频功能，利用计算机来处理活动画面，给人们展示了一番美好的前景，但是设备未能普及，都是面向视频制作领域的专业人员的普通个人计算机用户还无法在自己的计算机上实现视频功能。4.数字视频的发展史3多媒体阶段②主流阶段在这个阶段，数字视频在计算机中得到了广泛应用，成为主流。初期数字视频的发展没有人们期望得那么快，其原因很简单，未压缩的数字视频的数据量非常大，1min的满屏真彩色数字视频需要1.5GB的存储空间，而早期一般计算机配备的硬盘容量大约是几百兆字节这显然无法承担如此大的数据量。虽然在当时处理数字视频很困难但它所带来的诱惑促使人们采用折中的方法。先是用计算机捕获单帧视频画面，可以捕获一顿图像并以一定的文件格式存储起来，可以利用图像处理软件进行处理，将它放进准备输出的资料中。后来，在计算机上观看活动的视频成为可能，虽然画面时断时续，但毕竟是动了起来，带给人们无限的惊喜。4.数字视频的发展史3多媒体阶段而最有意义的突破是计算机有了捕获活动影像的能力

将视频捕获到计算机中，随时可以从硬盘上播放视频文件。能够捕获视频得益于数据压缩方法，其压缩方法有两种:纯软件压缩和硬件辅助压缩。纯软件压缩方便易行，有很多这方面的软件。硬件压缩花费高，但速度快。在这一过程中，虽然能够捕获到视频，但是缺乏一个统一的标准，不同的计算机捕获的视频文件不能交换。虽然有过一个所谓的“标准”，但是它没有得到广泛使用，因此没有变成真正的标准，它就是数字视频交瓦(DVI)。DVI在捕获视频时使用硬件辅助压缩，但在播放时只使用软件，所以在播放时不需要专门的设备。由于DVI没有形成市场，因此没有被广泛地了解和使用，难以流行。这就需要计算机与视频再做一次结合，建立一个标准，使得每台计算机都能播放令人心动的视频文件。结合成功的关键是各种压缩/解压缩(Codec)技术的成熟。4.数字视频的发展史3多媒体阶段Codec来自两个单词Compression(压缩)和Decompression(解压)

是一种软件或固件(用于视频文件的压缩和解压的程序芯片)。压缩使得将视频数据存储到硬盘上成为可能。如果帧尺寸较小，帧切换速度较慢，再使用压缩和解压，那么存储min的视频数据只需20MB的空间而不是15GB，所需存储空间的比例是20:1500，即1:75。虽然当时在显示窗口看到的只是分辨率为10像素x120像素邮票般大小的画面，顿速率只有15/秒，色彩也只有256色，但画面毕竟动起来了。QuickTime和VideoforWindows出现后，通过建立视频文件标准MOV和AVI，使数字视频的应用前景更为广阔，视频处理不再是一种只有专业人士才使用的工具，而成为每个人计算机中的必备部分。同时，它也为电影和电视提供了一个前所未有的工具，为影视艺术带来了空前的变革。4.数字视频的发展史3多媒体阶段③高级阶段普通个人计算机进入了成熟的多媒体计算机时代，计算机外部设备齐全，数字影像设备不断更新，音/视频处理硬件与软件技术高度发达，这些都为数字视频的流行起到了推波助澜的作用。02数字视频压缩PARTTWO1.数字视频压缩的可能性数字视频压缩的基础是原始视频数据中存在大量的冗余

如果没有这些几余，压缩就无从下手。1信息嫡元余，又称编码元余把原始数据看作由符号组成的序列，各个符号在原始数据中出现的频率是不同的。

在原始数据中都是用相同的二进制位来表示各个符号的，这种方法既简单又方便，但是无形中增加了总体数据的长度。Huftman编码和算术编码等变长码编码方法根据各个符号出现的频率，用较少的二进制位表示出现频率高的符号，用较多的位数表示出现频率低的符号，可以有效地减少数据的总长度。去除信息嫡冗余的压缩方法称为嫡编码方法。1.数字视频压缩的可能性2空间冗余在数字视频序列中，同一顿图像的临近像素的值(亮度和色度)在大多数情况下差别不大。

在对视频进行数字化采样时并没有利用这种现象，而是原原本本地记录了每一个像素的值，这就造成了数据的冗余。实际上，利用像素的这种相关性可以有效地减少数据的长度。例如，游程编码(RulengthCoding)、各种变换编码，以及帧内预测编码等都利用了像素的空间相关性。1.数字视频压缩的可能性3时间冗余视频序列是由连续的图像组成的，采样的帧速率一般为25/秒或30/秒。

相邻两图像的时间间隔为1/25秒或1/30秒。在这么短的时间间隔内，图像的内容变化一般是不大的。在一帧的时间间隔内，人们测得对于缓慢变化的256级灰度的黑白图像序列，间差值超过3的像素数不到4%。对于变化较为剧烈的彩色电视图像序列，亮度信号(256级)间差值超过6的像素数平均只有7.5%，而色度信号平均只有0.75%。因此，相邻两图像的像素之间有较强的相关性。在原始数据中完整地记录了每一图像的每一个像素的值，这就造成了数据的冗余。去除数据中的时间冗余，一般采用帧间预测加运动补偿的方法，也可采用三维变换的方法。1.数字视频压缩的可能性4知觉冗余知觉冗余是指原始数据中包含了一些人们感觉不到的信息

这主要是由人类视觉系统的特性决定的。首先在某些数字化过程中，出于高保真的要求，保留了一些处于人类视觉分辨能力以下的信号，这种超出人们感知能力部分的编码就称为知觉冗余。例如，视频在采样时对亮度和色度采用8位或10位，而人们的视觉分能力只有在观察图像中的大面积像块时，才能分辨出全部的256个灰度等级，一般情况下只能分辨出64个灰度等级，此差额即为视觉冗余。再如，人的眼睛对色度比对亮度要迟钝，对色度在空间、时间和饱和度上的分辨能力都要比亮度弱很多。4:2:0格式和4:2:2格式的视频序列在采样时已经利用了人眼对色度的空间分辨能力弱的特点，但是利用得并不彻底，仍然存在大量的视觉冗余。1.数字视频压缩的可能性4知觉冗余对视觉生理一心理学的深入研究表明人类的视觉系统(HumanVisualSystem)对空间细节运动和灰度三个方面的分辨能力是有相互关系的，人类的视觉系统具有亮度掩蔽特性、空间掩蔽特性和时间掩蔽特性。亮度掩蔽特性是指在背景较亮或者较暗时，人眼对亮度不敏感的特性。空间掩蔽特性是指随着空间变化频率的提高(相邻像素的值差别很大)，人眼对细节的分辨能力下降的特性。时间掩蔽特性是指随着时间变化频率的提高(画面运动剧烈，变化很快)，人眼对细节的分辨能力下降的特性。如果能充分利用人类视觉系统的生理特性，适当降低对某些参数的分辨率要求，就可以进一步降低编码率。视频最终是给人看的，因此超过视觉分辨能力的高保真度要求就没有必要了。利用人类视觉特性进行压缩的方法没有涉及视频信号的内在相关性，故又称为非相关压缩或统称为视觉生理一心理压缩。1.数字视频压缩的可能性5结构冗余有些图像或者图像的一部分存在内在的结构

例如，某些纹理图像是由很小的单元不断重复构成的，还有一些由山脉、海岸线及某些有分形特征的图形组成的图像。利用这些图像的结构，可以达到很大的压缩比。利用图像结构冗余的压缩方法中最典型的是分形方法。对于一段视频序列，可能包含了若干场景和若干物体，场景的切换、物体的运动，以及摄像机/镜头的移动，就形成了该视频序列。这就是视频序列的内在结构。找出视频序列的内在结构并描述这种结构，用最合适的编码方法编码视频序列的各个部分，这就是基于对象的视频编码方法的精髓。1.数字视频压缩的可能性6知识冗余我们在观察一幅图像时，提取到的有用信息与图像包含的信息相比一般是很少的

一个重要的原因是图像包含的多数信息我们事先都知道了。图像中携带了人们已经知道的信息，这就是知识冗余。例如，人的一些基本特征大家都是知道的，因此对一个人的外表及其动作，可以用一些参数描述出来，在解码时根据这些参数重新构造出原始图像就可以了。在MPEG-4中，对人的面部就采用了这种方法。1.数字视频压缩的可能性7重要性冗余对一幅图像或者一段视频序列，人们对其不同部分的关注程度是不一样的

一般来讲，图像的中心部分比边缘部分更重要，视频中运动的部分比静止的部分更重要。如果不考虑各个部分的重要程度而分配同样多的位数，就会产生重要性冗余。在静止图像压缩标准JPEG2000中，引入了重要区域的概念，从面可以根据区域的重要性来分配噪声。数字视频压缩的目的就是要通过去除数据中的这些冗余而减小需要的位数。针对信息嫡几余的压缩方法发展得最完善，目前最好的方法之一是基于上下文的算术编码(Context-basedArithmeticEncoding，CAE)方法。针对空间几余、时间冗余、视觉余的压缩方法发展得也比较好，人们已经提出了许许多多的方法，目前比较好的有离散余弦变换(DiscrcteCosineTransform,DCT)、小波变换(WaveletTransfom，WT)、间预测和运动补偿(MotionCompensation，MC)以及变换后的各种量化方案等。结构几余、知识冗余和重要性冗余处理起来非常复杂，往往需要计算机视觉和人工智能方面的技术。2.数字视频压缩技术1预测编码技术预测编码主要是减少数据在时间和空间上的相关性

去除空间冗余(空间几余反映了一顿图像内相邻像素之间的相关性，可采用顿内预测编码)和时间冗余(时间冗余反映了图像与帧之间的相关性，可采用顿间预测编码)。在预测编码时，不直接传送图像样值本身，而是对实际样值与它的一个预测值间的差值进行编码、传送，如果这一差值(预测误差)被量化后再编码，则这种预测编码方式称为差分脉冲编码调制(DPCM)。需要传输的预测误差主要集中在零附近的一个小范围内由于人眼的掩蔽效应对出现在轮廓与边缘处的较大误差不易察觉，因此，对于预测误差量化所需要的量化层数要比直接传送图像样值本身(8位PCM信号，需256个量化层)少很多。DPCM就是通过去除邻近像素间的相关性和减少对差值的量化层数来实现码率压缩的。2.数字视频压缩技术2变换编码技术除预测编码技术外，变换编码技术也是去除图像相关性、减小冗余度的基本编码方法。

图像变换通过一种线性运算将空间域的图像信号变换到被称为变换域或频率域的正交矢量空间中去。空间域中的一个N像素XN像素的图像用正交矩阵进行正交变换后，得到的是N像素XN像素的变换域系数矩阵。一般来说，图像在空间域中存在很强的相关性，能量分布比较均匀，经过变换后，变换域中图像的变换系数间近似是统计独立的，基本去除了相关性，并且能量集中在直流和低频率的变换系数上，高频率变换系数(高频系数)的能量很小，甚至大部分高频系数能量为零。在变换域进行滤波、与视觉特性相匹配的量化及编码就能有效地实现图像压缩编码。2.数字视频压缩技术3量化技术图像从一个空间域的矩阵变换到另一个变换域的矩阵

其元素个数并未减少，数据率也不会减少，因此并不能压缩数据。为了压缩码率，还应当根据图像信号在变换域中的统计特性进行量化和编码。变换编码通常和量化技术相结合，量化通过给变换系数块一个量化步长(Qstep)，所有变换系数除以量化步长，并进行四舍五入。因为大多数图像信号的亮度值在一个小区域(如8像素x8像素)内变化很小，变换域中系数的大部分能量集中在直流和低频区域。这样经过量化后大部分高频系数和中频系数分量被量化为零。经过量化后的系数中包含大量连续的零，存在符号统计冗余这种冗余为后面高效的统计编码(熵编码)提供了可能，游程编码和可变长编码结合可以实现高效熵编码。03数字视频格式及其应用领域PARTTHREE1.数字视频的格式1AVI格式AVI(AudioVideoInterleave)是微软公司在1992年开发制定的标准

是一种音频、视频交叉记录的数字视频文件格式，扩展名为.avi。所谓音频、视频交叉，就是将音频和视频交织在一起存储，独立于硬件设备，同步播放。这种视频格式的优点是图像质量好，可以跨多个平台使用，缺点是体积过于庞大，而且更加糟糕的是压缩标准不统一。最普遍的现象就是高版本Windows媒体播放器无法播放采用早期编码编辑的AVI格式视频而低版本Windows媒体播放器又无法播放采用最新编码编辑的AVT格式视频，所以我们在进行一些AV格式视频播放时常会出现由于视频编码问题而造成的视频不能播放，或者即使能够播放，但存在不能调节播放进度或播放时只有声音没有图像等一些莫名其妙的问题。如果用户在进行AVI格式视频播放时遇到这些问题，则可以通过下载相应的解码器来解决。这种情况给使用和编辑带来了一定的困难。1.数字视频的格式1AVI格式AVI格式应用范围广，不过主要应用在多媒体光盘上，用来保存电影、电视和动画等各种影像文件。由于在AVI文件中，运动图像和伴音数据以交织的方式存储，这种文件结构不仅解决了音频和视频的同步问题，而且具有通用和开放的特点。它可以在任何Windows环境下工作，而目具有扩展环境的功能。用户可以开发自己的AVI文件，在Widows环境下可随时调用。AVI格式调用方便、图像质量好。当然，正如前面所说，它也有缺点，即文件体积过于庞大，压缩标准不统一。1.数字视频的格式1AVI格式AVI文件的特点如下:

①支持音频和视频交叉存取机制的格式，但音频和视频同步播放；②压缩标准不统一，因此不具备兼容性，这就造成了不同的AVI文件可能采用的压缩算法不同需要相应的解压算法才能读写，给编程和播放造成一定的困难；③提供无硬件视频回放功能；④图像质量好;⑤可跨平台使用；⑥文件体积过于庞大，不利于网络传输。1.数字视频的格式2MPEG格式MPEG(运动图像专家组)专门致力于运动图像(MPEG视频)及其音编码(MPEG音频)标准化工作。

MPEG格式的扩展名为.mpeg、mpg、.dat，包括MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4在内的多种视频格式。将MPEG算法用于压缩全运动视频，就可以生成全屏幕活动视频标准文件:MPG文件。MPG文件是采用MPEG算法进行压缩的全运动视频文件。MPG文件在1024素x786像素的分辨率下可以用每秒25(或3)的速率步播放全运动视频和CD音乐音，并且其文件大小仅为AW1文件的1/6。DAT文件也是基于MPEG压缩算法的一种文件，它是VideoCD和卡拉OKCD数据文件的扩展名。1.数字视频的格式2MPEG格式MPEG文件的特点如下：

①采用有损压缩算法，压缩比大，平均压缩比为50:1，最高可达200:1，比AVI文件小得多；②解压缩速度非常快;③大多数产品将MPEG的压缩/解压操作做成硬件式配卡的形式；④在微型计算机上有统一的标准，兼容性好，现已被几乎所有的PC平台支持；⑤图像和声音的质量也非常好;⑥特别针对低带宽等条件设计算法，因而MPEG-4的压缩比更高，使低码率的视频传输成为可能。在公用电话线上可以连续传输视频，并能保持图像的质量，这是其他技术做不到的。1.数字视频的格式3RM、RMVB格式RM(RealMedia)格式是RealNetworks公司开发的一种新型的能够在低速率的网上实时传输的流式视频文件格式。

是目前因特网上跨平台的客户/服务器结构的多媒体应用标准。这和数字视频格式的文件扩展名包括.rm、.ra和rmvb。它采用音频/视频流和同步回放技术，能够在因特网上以28.8kb/s的传输速率提供立体声和连续视频，是目前因特网上流行的流媒体应用格式。目前，很多视频数据要求通过因特网进行实时传输，视频文件的体积往往比较大，而现有的网络带宽往往比较“狭窄”，客观因素限制了视频数据的实时传输和实时播放，于是一种新型的流式视频(StreamingVideo)格式应运而生。这种流式视频采用一种“边传边播”的方法，即先从服务器上下载一部分视频文件，形成视频流缓冲区后实时播放，同时继续下载，为接下来的播放做好准备。这种“边传边播”的方法避免了用户必须等待整个文件从因特网上全部下载完毕才能观看的缺点。流媒体实际指的是一种新的媒体传送方式，而非一种新的媒体。RM可以根据网络数据传输速率的不同制定不同的压缩比率，从而实现在低速率的广域网上进行影像数据的实时传送和实时播放。1.数字视频的格式3RM、RMVB格式RM文件的特点如下:

①用于网络实时播放，压缩比较大；②流式文件，可以边下载边播放；③可以根据不同的网络传输速率制定出不同的压缩比率，从而实现在低速率的网络上进行影像数据实时传送和播放；④具有内置字幕和无须外挂插件支持等独特优点。1.数字视频的格式4MOV格式MOV(MovieDigitalVideo)格式是苹果公司生产的Macimtosh机推出的一种音频、视频文件格式。

目前已成为数字媒体软件技术领域事实上的工业标准。其相应的视频应用软件为QuickTime，所以也有人称之为QuickTime文件，其扩展名是.mov、.qt。MOV格式的视频文件可以采用不压缩或压缩两种方式，Video格式编码适用于采集和压缩模拟视频，支持16位图像深度的内压缩和间压缩，速率可达每秒10以上，具有较高的压缩比率和较完美的视频清晰度等特点，但其最大的特点还是跨平台性，即不仅能支持acOS，也能支持Windows系列。其因具有跨平台、存储空间要求小等技术特点，故得到业界的广泛认可。1.数字视频的格式4MOV格式MOV文件的特点如下:

①流式文件MOV格式；②具有较高的压缩比和较完美的视频清晰度，采用有损压缩方式，画面效果比AVI格式好；③跨平台性，不仅支持果操作系统，也支持Windows系统；④较小的存储空间；⑤系统的高度开放性；⑥可以采用不压缩或压缩的方式。1.数字视频的格式5ASFASF(AdvancedStreamingFormat，高级流格式)，是微软公司为了和RM格式竞争面设计的一种网络流式视频文件格式。

文件扩展名为asf。用户可以直接使用Windows自带的WindowsMediaPlayer对其进行播放。这是一种包含音频、视频、图像以及控制命令脚本的数据格式，以网络数据包的形式传输，实现流式多媒体内容发布，是一个可以在因特网上实现实时播放的标准。其中视频部分采用先进的MPEG-4缩算法，音频部分采用微软发布的比MP3还要好的压缩格式WMA。1.数字视频的格式5ASFASF文件的特点如下:

①最大优点就是体积小，因此适合网络传输，使用微软公司的媒体播放器(WindowsMediaPlayer)可以直接播放该格式的文件;②由于ASF使用了MPEG-4的压缩算法，它的压缩率和图像效果都不错；③ASF的视频中可以带有命代码，用户指定在到达视频或音频的某个时间后触发某个事件或操作;④既适合在网络发布，也适合在本地播放；⑤多语言支持，环境独立;⑥是可扩充、可伸缩的媒体类型；⑦图像质量稍差。1.数字视频的格式6WMV格式WMV(WindowsMediaVideo)是微软公司将其名下的ASF(AdvancedStreamingFormat)升级而成的一种流媒体格式。

希望取代QuickTime之类的技术标准以及WAV、AVI之类的格式WMV格式也是一种独立于编码方式的在因特网上实时传播多媒体的技术标准。WMV格式的主要优点包括本地或网络回放、可扩充的媒体类型、可伸缩的媒体类型、多语言支持、环境独立、丰富的流间关系以及扩展性等，其文件扩展名为.wmv。在同等的视频质量下WMV格式的体积非常小，很适合在网上播放和传输。WMV文件一般同时包含视频和音频部分。视频部分使用WindowsMediaVideo编码，音频部分使用WindowsMediaAudio编码。WMA格式的音乐文件的突出特点是提供比MP3音乐文件更大的压缩比，但在音乐文件的还原方面做得却一点儿不差。1.数字视频的格式AVI、MPG和MOV这3种数字视频文件具有不同的文件格式、不同的压缩编码算法不同的特性。它们必须有相应的播放软件才能播放对应格式的视频文件，播放软件首先能够识别视频文件的格式，通过解压缩回放数据。随着技术的发展，今后还会有其他格式的视频文件出现。

不同格式的视频文件，其开发公司可能不同，采用的压缩算法可能不同，文件格式可能不同等，尽管有很多不同，但只要其流行，通用的视频播放器就会兼容它，对其识别并播放，并且会有人或组织研究不同格式的视频文件之间通过软件或硬件进行转换。2.数字视频的应用领域①可视通信将数字视频技术与综合服务数字网(ISDN)相结合，可提供可视通信(视频会议、电视电话、远程监视及在线影院等)功能。可视通信适用于军事、国防、公安、会议及个人或家庭娱乐等多方面。②数字电视数字电视是指从节目的制作、编辑、存储、传输至接收，全部实现数字化。数字电视可以通过卫星、有线电视电缆、地面无线广播等途径进行传输。数字电视具有图像质量高、声音效果好、节省带宽资源、节目更丰富等优点，是一个市场前景非常广阔的应用。③电子出版电子出版物具有体积小、容量大、保存方便、检索容易等优点。一张普通的容量为650MB的CD-ROM可以存储约3亿字(按每个汉字2字节计算)的书籍，可以存储约50分钟、采用MPEG1标准压缩的CIF格式的视频及其伴音。随着更大容量的光盘问世及压缩技术的进步，电子出版必将成为出版的主要方式。目前，VCD和DVD已经成为电影、电视的重要出版方式。2.数字视频的应用领域④多媒体咨询服务使用多媒体咨询系统，人们可以方便地找到自己需要的信息，如新闻、金融资讯、天气预报、交通、旅游、购物，以及自己感兴趣的电影、电视节目等。⑤多媒体家用电器现在VCD、DVD、数码相机、MP3播放机、PVR(PersonalVideRecorder)等已经走入了人们的生活。⑥移动可视通信利用移动通信设备，同样可以传输数字图像和数字视频。现在的移动设备可以看电影、看电视。2.数字视频的应用领域数字视频在广播电视中的应用主要包括地面电视广播、卫星电视广播、数字视频广播、卫星电视直播、互动电视、高清晰电视等

在通信领域中的应用包括视频会议、可视电话、远程教育、远程医疗、视频点播业务、移动视频业务、联合计算机辅助设计、数字网络图书馆、视频监控等:在计算机领域的应用主要包括多媒体计算机、视频数据库、交互式电视、三维图形图像、多媒体通信、动画设计与制作、视频制作、虚拟显示等。数字视频应用领域很广泛，涉及各行各业

主要体现在广播电视、通信、计算机等领域。数字视频在工业生产、智能交通.体育、卫星遥感、天气预报、军事、电子新闻等方面都有广泛的应用。04数字视频编辑PARTFOUR1.数字视频编辑的基础知识传统的线性编辑是录像机通过机械运动使用磁头将25/秒的视频信号顺序记录在磁带上

编辑时也必须按顺序寻找所需要的视频画面。在线性编辑中，因为素材的搜索和播放、录制都要按时间顺序进行，所以在录制过程中就必须反复地前进、后退以寻找素材，这一方式不仅会造成磁头、磁带的磨损和模拟信号质量的下降，而且效率低下。数字视频编辑也称为非线性编辑，它需要依靠非线性编辑系统完成。

非线性编辑系统是相对传统的彩带和电影胶片的线性编辑系统而言的。1.数字视频编辑的基础知识非线性编辑是以任何顺序编辑视频镜头和片段的过程相对于线性编辑，它不需要顺序查找视频镜头和重新组装节目。非线性编辑系统是将传统的电视节目后期制作系统中的切换机数字特技、录像机、录音机、编辑机、调音台、字幕机、图形创作系统等设备集成在一台计算机内，用计算机来处理、编辑图像和声音，再将编辑好的音频、视频信号输出为最终的数字视频文件，或者通过录像机录制在磁带上。与传统的线性编辑系统相比，非线性编辑系统有如下优点。1.数字视频编辑的基础知识②非线性编辑系统设备小型化，功能集成度高，价格也在不断下降。①制作灵活方便、效率高，可实现自动化编辑。④一旦素材被数字化后，对素材的复制将不会有任何损失。③虽然非线性编辑也会造成图像质量的损失，但大多不足以引起视觉的注意。典型的非线性编辑过程:

创建一个编辑平台，将数字化的视频素材用拖动的方式放入编辑平台，然后利用编辑软件提供的各种手段，如编辑、重新排序、过渡衔接、添加特效、运动叠加、中/英文字幕等，按软件操作流程进行操作，对素材进行编辑。2.数字视频编辑软件数字视频编辑软件能够编辑数字视频信号

也称为非线性编辑软件。数字视频编辑软件有多种，且功能的差异较大。常用的数字视频编辑软件有Adobe公司的PremiereUlead公司的会声会影、Sony公司的Vegas、微软公司的WindowsMovieMaker等。数字视频编辑软件的基本功能如下。①导入。支持从数字摄像机捕获视频到计算机上，并通过计算机屏幕对数字摄像机中的视频进行浏览，自动画面检测，可以对拍摄的每一恢画面建立片段。②编辑。基于时间线模式，支持使用拖放方式对视频片段、音轨进行编辑，可对片段或片段的一部分进行剪切、复制、粘贴或删除操作。支持过渡效果和标题效果制作。2.数字视频编辑软件数字视频编辑软件的基本功能如下。④输出。支持以多种格式保存制作好的视频文件，支持在计算机屏幕上播放制作的视频文件，能将单恢保存为图像文件。⑤媒质管理。支持使用项目管理器图形化地管理视频片段，能按名称、图标或注释对素材进行排序、查看或搜索，能判别硬盘可用空间大小。③音频处理。支持向视频中加入音乐或语音，支持对音频进行淡入、淡出、调节音量等操作。2.数字视频编辑软件数字视频编辑软件的基本工作过程如下。②进行视频素材的准备和搜集，如果搜集到的素材不是数字形式，则还需要通过视频采集或音频采集转换成数字形式。③进行视频编辑处理。调用非线性编辑软件提供的各种功能，对各种素材进行剪辑、重新编排和衔接，添加多通道数字特技、字幕叠加、配音配乐、添加动画等功能。这些过程中各种效果及各种参数可反复调整，大多数视频编辑软件具有所见即所得的功能，可随时看到编辑效果，以达到满意为止。①确定视频的主题和表现方式。④生成影片。生成影片也就是生成最终的视频文件，这个过程实际上是计算机计算的过程是一项耗时的工作，尤其是特技画像等复杂的效果需要计算机逐帧处理，并以设定的清晰度和图像品质建立完整顿，更费时。生成的影片既可以保存在硬盘上，也可以录制到录像带或DV带上或者输出到视频服务器上，还可以直接制作成VCD或DVD光盘。3.数字视频编辑的常用软件1PremierePremiere是Adobe公司推出的基于非线性编辑设备的音频、视频编辑软件。

它是一款相当专业的DV编辑软件，能够配合多种硬件进行视频捕获和输出，并提供各种精确的视频编辑工具，专业人员结合专业的、系统的软硬件可以制作出广播级的视频作品。在多媒体制作领域中，Premmiere起着举足轻重的作用，目前被广泛地应用于电视台、广告制作、电影剪辑等领域。Premiere的主要功能包括:①编辑和组接各种视频片段，对视频片段进行各种特技处理；②在两段视频片段之间增加各种过渡效果；③为视频片段誉加字幕、图标和其他视频效果；④给视频影像配音，并对音频片段进行编辑，调整音频与视频同步；⑤设置音频视频编码和压缩参数；⑥编译生成VI或MOV格式的数字视频文件。其中，过渡和特技处理、标题和剪辑的叠加以及伴音的编辑和处理这些功能显得尤为重要。除此之外，它可以刻录自定义的DVD光盘。3.数字视频编辑的常用软件2会声会影会声会影(VideoStudio)是Ulead公司推出的一款适合个人或家庭使用的视频编辑软件

它不仅功能强大，而且操作简单，主要采用“在线操作指南”的步骤引导方式来处理各段视频和图像素材。基本的操作步骤为开始→捕获→故事板→效果→覆登→标题→音频→完成，并将操作方法与相关的配合注意事项以帮助文件的形式显示出来，称为“会声会影指南”，以使用户快速地学习每一个流程的操作方法。对于希望更多地享受视频编辑乐趣而又不愿意花费太多时间的人们来说是很好的选择。因此，与Premiere这款比较专业的软件比起来，会声会影在亲和力方面要胜出很多。3.数字视频编辑的常用软件2会声会影其主要功能包括:

①灵活的项目模板功能，可以提供大量的预定义模板供用户选择;②强大的视频捕获功能，会声会影支持有EEE1394支持的数码视频捕获设备，允许用户直接在计算机上即插即用DV或D8摄像机，同时也支持使用方便快捷的USB视频设备捕获和导入视频；③丰富的转场效果，会声会影提供了128组酷炫的转场效果，用户可以实现在电视上看到的各种特效;④字幕编辑更方便，使用会声会影可以直接在视频上创建、编辑影片的标题和字幕;；⑤画面特写镜头与对象创意覆叠，可随意制作出新奇百变的创意效果；⑥提供了快速与多样化的音乐编曲配乐大师功能，让影片配乐更精准、更立体；⑦强大的输出功能，在会声会影中制作和编辑视频之后，用户可以使用内置的互联网发送功能，直按使用电子邮件来发送视频文件，还可以生成带有视频素材的贺卡作为.exe文件发送给亲友，也可以将其刻录为DVD或VCD光盘。4.数字视频编辑技术1抠像抠像是指运用键控功能抠掉图像背景的单一颜色，然后合成其他所需的背景

在影视编辑过程中经常会有需要抠像的情况，即需要将某个视频画面中的一部分分离出来再与另一个视频画面合成。通常有两种办法:一种是先用高亮的蓝色或绿色背景拍摄视频，然后利用BlueScreenKeys抠像;另一种是使用价格昂贵的专业设备，如Quantel，这种设备可以对影片中任何复杂的前景对象与背景进行实时抠像。4.数字视频编辑技术2动画特效三维动画技术的成熟，给现代电影带来了不可想象的影响

《侏罗纪公园》系列中的恐龙采用模型结合动画的方式，塑造了几于只栩栩如生的恐龙，让观众信以为真。《星球大战》后几部中，除演员是真实的以外，其他都是虚构的。4.数字视频编辑技术3其他视频特效其他一些视频特效包括镜头分割、文字特效、遮罩与蒙版、3D特效、粒子系统特效、运动与跟踪特效等。05数字视频编辑PARTFIVE视频剪辑实战——PremierePremiere的功能面板是使用Premiere进行视编辑的重要具主要包括“项目”“时间轴“监视器”等面板，本节将介绍其中几种常用面板的主要功能。启动Premiere应用程序，然后选择命令“文件”|“新建”|“项目”，新建一个项目，在工作界面中会自动出现几个面板。Premiere的工作界面主要由菜单栏和面板组成，如图8.1所示。视频剪辑实战——Premiere1项目面板如果所工作的项目中包含许多视频、音频素材和其他作品元素

那么应该重视Premicre的“项目“面板，在“项目”面板中开启“预览区域”后，可以单击“播放/停止切换”按钮

来预览素材。视频剪辑实战——Premiere2时间轴面板时间轴面板并非仅用于查看，它也是可交互的

使用鼠标把视频和音频素材、图形和字幕从项目面板拖到时间轴中即可创作自己的作品。时间轴面板是视频作品的基础，创建序列后，在时间轴面板中可以组合项目的视频与音频序列、特效、字幕和切换效果。视频剪辑实战——Premiere3监视器面板监视器面板主要用于在创建作品时对它进行预览

Premiere提供了3种不同的监视器面板源监视器面板、节目监视器面板、参考监视器面板。①源监视器面板:用于显示还未放入时间轴的视频序列中的源影片。可以使用源监视器面板设置素材的入点和出点，然后将它们插入或覆盖到自己的作品中。该面板也可以显示音频素材的音频波形。视频剪辑实战——Premiere3监视器面板监视器面板主要用于在创建作品时对它进行预览

Premiere提供了3种不同的监视器面板源监视器面板、节目监视器面板、参考监视器面板。②节目监视器面板:用于显示在时间轴的视频序列中组装的素材、图形、特效和切换效果要在节目监视器面板中播放序列，只需单击窗口中的“播放/停止切换”按钮

或按空格键即可如果在Premiere中创建了多个序列，则可以在节目监视器面板的序列下拉列表中选择其他序列作为当前的节目内容。视频剪辑实战——Premiere3监视器面板监视器面板主要用于在创建作品时对它进行预览

Premiere提供了3种不同的监视器面板源监视器面板、节目监视器面板、参考监视器面板。③参考监视器面板:在许多情况下，该面板是另一个节目监视器。许多Premicre编辑操作使用它来调整颜色和音调，这是因为在参考监视器面板中查看视频示波器(可以显示色调和饱和度级别)的同时，可以在该面板中查看实际的影片。视频剪辑实战——Premiere4音轨混合器面板使用音轨混合器面板可以混合不同的音频轨道、创建音频特效和录制叙述材料

也可以查看混合音频轨道并应用音频特效。5效果面板使用效果面板可以快速应用多种音频效果、视频效果和视频过渡

例如，在视频过渡文件夹中包含3D运动、伸缩、擦除等过渡类型。视频剪辑实战——Premiere6效果控件面板使用效果控件面板可以快速创建音频效果、视频效果和视频过渡

例如，在效果面板中选定一种效果，然后将它直接拖到效果控件面板中，就可以对素材添加这种效果了。7工具面板Premiere的工具面板中的工具主要用于在时间轴面板中编辑素材

在工具面板中单击某个工具即可将其激活。视频剪辑实战——Premiere8历史记录画板使用Premiere的历史记录面板可以无限制地执行撤销操作

进行编辑工作时，历史记录面板会记录作品的制作步骤，要返回到项目的以前状态，只需单击历史记录面板中的历史状态即可。9信息面板信息面板提供了素材和切换效果，乃至时间轴中空白间隙的重要信息

选择一段素材、切换效果或时间轴中的空白间隙后，可以在信息面板中查看素材或空白间隙的大小、持续时间以及起点和终点。视频剪辑实战——Premiere10字幕面板使用Premiere的字幕面板可以为视频项目快速创建字幕

也可以使用该面板创建动画字母效果。06综合案例一制作婚礼MVPARTSIX1.案例效果本节将以婚礼MV为例，介绍Premiere在影视后期制作中的具体应用

带领学生掌握使用Premiere进行影视编辑的具体操作流程和技巧，案例最终效果图如图8.2所示。2.案例分析在制作该影片前，首先要构思该宣传片所要展现的内容和希望达到的效果

然后收集需要的素材，再使用Premiere进行视频编辑。①收集或制作所需要的素材，然后导入Premiere后进行编辑。②选用合适的背景素材，根据视频所需长度，在Premiere中对背景素材的长度进行调整。2.案例分析⑧添加合适的音乐素材，并根据视频所需长度，对音乐素材进行编辑③根据视频所需长度，调整各个照片素材所需的持续时间。④根据背景素材效果，适当调整各个照片素材在时间轴面板的入点位置。⑤对背景素材应用键控效果，丰富视频画面。⑥在字幕设计器中创建需要的字幕，然后根据需要将这些字幕添加到时间轴面板的视频轨道中。⑦给素材添加视频运动效果和淡入淡出效果，使影片效果更加丰富。3.案例制作根据以上分析，可以将本案例分为7个主要部分进行操作:

创建项目文件、添加素材、编辑影片素材、创建影片字幕、编辑字幕动画、编辑音频素材和输出影片。1创建项目文件①启动Premicre应用程序，在欢迎界面中单击“新建项目”按，或者在Premiere工作窗口中选择命令“文件”|“新建”|“项目”，然后在打开的“新建项目”对话中设置文件的名称如图8.3所示。3.案例制作1创建项目文件②在“新建项目”对话框中单击“浏览”按，在打开的“请选择新项目的目标路径”对话框中设置项目的保存路径。③选择命令“编辑”|“首选项”|“时间轴”打开“首选项”对话，设置“静止图像默认持续时间”为4.00秒，如图8.4所示。3.案例制作1创建项目文件④选择命令“文件”|“新建”|“序列”，打开“新建序列”对话，选择“标准32kHz”预设类型，如图8.5所示。3.案例制作1创建项目文件⑤选择“设置”选项卡，在“编辑模式”下拉列表中选择“DV24p”选项，如图8.6所示。⑥选择“轨道”选项卡，设置视频轨道数量为4，然后单击“确定”按钮，如图8.7所示。3.案例制作2添加素材①选择命令“文件”|“导入”，打开“导入”对话，导入本例中需要的素材。②在“项目”面板中单击“新建素材箱”按，创建3个素，然后分别将3个素材箱命名为“照片”“视频”“音乐”，并将应的素拖入对应的文件中，对项目中的素材进行分类管理，如图8.8所示。3.案例制作2添加素材③选中“项目”面板中所有的照片素材，然后选择命令“剪辑速度/持续时间”，打开“剪辑速度/持续时间”对话框，设置照片的持续时间为7秒，如图8.9所示。3.案例制作3编辑影片素材①将“爱心背景mp4”和“光效p4”素材添加到“时间轴”面板的视频2道和视频3轨道中，各素材的入点位置为第0秒。②将时间轴指示器移到第3秒的位置，在“节目监视器”面中预览效果，如图8.10所示。③选择视频3轨道中的“光效p4”素材，打开“效果控件”面板，展开“不透明度”选项组，在“混合模式”下拉列表中选择“变亮”选项，如图8.11所示。3.案例制作3编辑影片素材④在“节目监视器”面板中对影片进行预览，效果如图8.12所示。⑤将各个照片素材添加到“时间轴”面板的视频1轨道中，各素材的入点位置分别为第4秒、第12秒、第21秒、第29秒、第37秒。⑥将时间轴指示器移到第7秒的位置，在“节目监视器”面板中预览效果，如图8.13所示。3.案例制作3编辑影片素材⑦打开“效